物质代谢联系与调节
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9 物质代谢和调节
第九章物质代谢的联系与调节内容提要物质代谢是生命的本质特征，是生命活动的物质基础。
体内各种物质代谢是相互联系、相互制约的。
体内物质代谢的特点：①整体性；②在精细调节下进行；③各组织器官物质代谢各具特色；④具有共同的代谢池；⑤ATP是共同能量形式；⑥NADPH是代谢所需的还原当量。
各代谢途径之间可通过共同枢纽性中间产物互相联系和转变。
糖、脂肪、蛋白质等营养素在供应能量上可互相代替，互相制约，但不能完全互相转变，因为有些代谢反应是不可逆的。
各组织、器官有独特的代谢方式。
肝是物质代谢的中心。
从肠道吸收进入人体的营养素，几乎都是经肝的处理和中转；各器官所需的营养素大多也通过肝的加工或转变，有的代谢终产物还需通过肝解毒和排出。
代谢调节可分为三级水平：一是细胞水平调节，主要通过改变关键酶的活性来实现。
酶活性调节有两种方式：酶的变构调节和酶蛋白的化学修饰调节。
变构调节系变构剂与酶的调节亚基结合引起酶分子构象改变，导致其催化活性改变，不涉及共价键与组成的变化。
而酶的化学修饰调节是酶催化的化学反应，涉及酶蛋白的化学结构共价键与组成的变化；有磷酸化、甲基化、乙酰化等方式，以磷酸化为主；化学修饰调节具有放大效应；以调节代谢强度为主。
变构调节与化学修饰调节两者相辅相成，均为快调节。
二是激素水平调节，通过激素与靶细胞受体特异结合，将激素信号转化为细胞内一系列化学反应，最终表现出激素的生物学效应。
根据受体在细胞内的部位不同，激素可分为膜受体激素（蛋白质、肽类及儿茶酚胺类激素），通过与膜受体结合可将信号跨膜传递入细胞内，胞内受体激素（类固醇激素、甲状腺素），可通过细胞膜进入细胞内与胞内受体（大多在核内）结合，形成二聚体，作为转录因子与DNA上特定核苷酸序列即激素反应元件（HRE）结合，以调控该元件所辖特定基因的表达。
三是神经系统可通过内分泌腺间接调节代谢，也可直接对组织、器官直接施加影响，进行整体调节，从而使机体代谢处于相对稳定状态。
第十一章物质代谢的相互联系及其调节
CTP
血红素合成 ALA合成酶
血红素
（2）变构酶的特点及作用机制
变构酶常由多个亚基构成； 变构效应剂可通过非共价键与调节亚基结合，引起酶构
象改变（T态和R态）或亚基的聚合、分离从而影响酶 的活性； 变构酶的酶促反应动力学不符合米曼氏方程式； 变构效应剂常常是酶的底物、产物或其他小分子中间代 谢物。 变构调节过程不需要能量。
(CH2)4CO HS Co
OH
AO
CH
3
CO
P
丙酮酸脱氢 酶
O CH HC TT
S
二氢硫辛酸 转乙酰酶
C C S Co
H3
A
H SH
(CH2)4CO OH
2 3
HP
S
(CH2)4CO OH
S
S
FAD H2
二氢硫辛酸
脱氢酶 FA D
丙酮酸氧化脱羧
NFAA
D+
NADH +H+
乙酰 丙二酸单 β-酮脂酰转移酶 酰转移酶 合成酶
第一节
物质代谢的相互联系
一、物质代谢的特点
物质代谢的整体性 物质代谢的可调节性 组织器官代谢的特色性 不同来源代谢物代谢的共同性 能量储存的特殊性 NADPH为合成代谢提供还原当量
二、物质代谢的相互联系
（一）能量代谢上的相互联系
物质代谢过程中所伴随的能量的贮存、释放、转移和利 用等称为能量代谢。
现出激素的生物学效应。 根据激素作用受体部位不同，激素可分为：细胞膜受
体激素和细胞内受体激素。
三、整体水平的代谢调节
1.应激状态下的代谢调节
应激是机体在一些特殊的情况下，如严重创伤、感染、中 毒、剧烈的情绪变化等所作出的应答性反应。
物质代谢的联系和调节专业知识讲解
物质代谢的联系和调节专业 知识讲解
汇报人： 2023-12-30
目录
• 物质代谢的基本概念 • 物质代谢的联系 • 物质代谢的调节 • 物质代谢异常与疾病 • 物质代谢的研究方法 • 物质代谢的前沿进展与未来展
望
01
物质代谢的基本概念
物质代谢的定义
物质代谢
指生物体内所发生的用于维持生命活动的化学反应的总和，包括 合成代谢和分解代谢两类。
合成代谢
指生物从外界吸收各种营养物质，通过一系列化学反应将其转化 为自身组成成分，并储存能量的过程。
分解代谢
指生物体将自身组成成分分解为简单物质，并释放能量的过程。
物质代谢的过程
消化吸收
食物经过物理和化学方式被分解为可被细胞吸 收的小分子，如氨基酸、单糖和脂肪酸。
转运
吸收的小分子通过细胞膜的转运进入细胞内部 。
物质代谢与细胞信号转导的联系
激素调节物质代谢
激素作为细胞信号分子，可以调节细胞内酶的活性或影响基因的表达，从而调 节物质代谢的速度和方向。
物质代谢影响细胞信号转导
细胞内的物质代谢可以产生一些小分子信号分子，如cAMP、Ca2+等，这些信 号分子可以作为第二信使参与细胞信号转导过程。
03
物质代谢的调节
05
物质代谢的研究方法
生物化学研究方法
生物化学研究方法是通过生物化学手段来研究物质代谢的过 程。这些手段包括生物化学实验、生物化学分析和生物化学 技术等。通过这些方法，可以深入了解物质代谢的分子机制 和代谢途径。
生物化学研究方法还可以用来研究生物体内各种物质的合成 、分解和转化等过程，以及这些过程之间的相互联系和调节 机制。这些研究对于理解生物体的生命活动和疾病发生机制 具有重要意义。
汇报人： 2023-12-30
目录
• 物质代谢的基本概念 • 物质代谢的联系 • 物质代谢的调节 • 物质代谢异常与疾病 • 物质代谢的研究方法 • 物质代谢的前沿进展与未来展
望
01
物质代谢的基本概念
物质代谢的定义
物质代谢
指生物体内所发生的用于维持生命活动的化学反应的总和，包括 合成代谢和分解代谢两类。
合成代谢
指生物从外界吸收各种营养物质，通过一系列化学反应将其转化 为自身组成成分，并储存能量的过程。
分解代谢
指生物体将自身组成成分分解为简单物质，并释放能量的过程。
物质代谢的过程
消化吸收
食物经过物理和化学方式被分解为可被细胞吸 收的小分子，如氨基酸、单糖和脂肪酸。
转运
吸收的小分子通过细胞膜的转运进入细胞内部 。
物质代谢与细胞信号转导的联系
激素调节物质代谢
激素作为细胞信号分子，可以调节细胞内酶的活性或影响基因的表达，从而调 节物质代谢的速度和方向。
物质代谢影响细胞信号转导
细胞内的物质代谢可以产生一些小分子信号分子，如cAMP、Ca2+等，这些信 号分子可以作为第二信使参与细胞信号转导过程。
03
物质代谢的调节
05
物质代谢的研究方法
生物化学研究方法
生物化学研究方法是通过生物化学手段来研究物质代谢的过 程。这些手段包括生物化学实验、生物化学分析和生物化学 技术等。通过这些方法，可以深入了解物质代谢的分子机制 和代谢途径。
生物化学研究方法还可以用来研究生物体内各种物质的合成 、分解和转化等过程，以及这些过程之间的相互联系和调节 机制。这些研究对于理解生物体的生命活动和疾病发生机制 具有重要意义。
生物化学(10.3)--作业物质代谢的联系与调节(附答案)
第九章 物质代谢的联系与调节名词解释物质代谢(metabolism)限速酶(1imitingvelocityenzymes)变构酶(Allostericenzyme)与变构调节(Allostericregulation)酶的化学修饰(chemicalmodifacation)泛素(Ubiquitin反馈控制(feedback)蛋白激酶(ProteinKinase)酶的诱导剂(enzymeinducer)变构调节(Allostericregulation)调节酶(regulatoryenzyme)问答题1. 简述丙酮酸在代谢中的作用。
2. 试述乙酰CoA在代谢中的作用。
3. 脂肪能否进行糖异生?4. 简述甘氨酸的生化作用。
5. 列出至少8种维生素的辅酶形式及其参与的生化代谢。
6. 简述酶的化学修饰的特点。
7 简述人体在长期饥饿状态下，物质代谢有何变化。
8. 体内脂肪酸可否转变为葡萄糖?为什么?9. 糖、脂、蛋白质在机体内是否可以相互转变?简要说明其转变的途径或不能转变的原因。
10. 为何称三羧酸循环是物质代谢的中枢，有何生理意义?11. 讨论下列物质能否相互转变?简述其理由。
12. 试述体内草酰乙酸在物质代谢中有什么作用?13. 试述丙酮酸在体内物质代谢中的重要作用。
14. 三大营养物质，即糖、脂肪和蛋白质在机体内可以相互转变吗?简述其理由。
15. 为什么减肥的人也要限制糖类的摄入量?试从营养物质代谢的角度加以解释。
16. 请列举5种肝脏特有的代谢途径(在正常情况下，其他组织器官很难或很少进行的代谢过程)，并分别说明其主要生理意义。
17. 比较脑、肝、骨骼肌在糖、脂代谢和能量代谢上的主要特点。
18. 短期饥饿时，机体如何进行三级水平调节的?19. 试述人体在短期饥饿和长期饥饿情况下，糖、脂、蛋白质代谢有何特点？20. 试比较酶的变构调节和化学修饰调节的不同。
参考答案：名词解释物质代谢(metabolism)[答案]机体在生命活动过程中不断摄人O2及营养物质，在细胞内进行中间代谢，同时不断排出CO2及代谢废物，这种机体和环境之间不断进行的物质交换即物质代谢,包括分解、合成和能量代谢。
生物化学基础第08章 物质代谢的联系与调节
糖 ▲生酮氨基酸
脂肪
三
○生糖兼生酮氨基酸 未标记为生糖氨基酸
磷酸丙糖 α —磷酸甘油 脂肪酸
、
三
磷酸烯醇式丙酮酸
大 物 质
丙氨 酸 半胱氨酸 甘氨 酸 苏氨 酸 ○ 色氨酸
丙酮酸 乙酰CoA
▲亮氨酸 ○ 异亮氨酸 酮体 ○ 色氨酸
乙酰 乙酰CoA
代
天冬酰胺 天冬氨酸
草酰乙酸
谢
柠檬 酸
▲亮氨酸 ▲赖氨酸 ○ 异亮氨酸
之
间
○ 苯丙氨酸 ○ 酪氨酸
延胡索酸 三羧酸循环
○ 色氨酸 ○ 苯丙氨酸 ○ 酪氨酸
的
联
缬氨 酸 苏氨酸
系
蛋氨酸 ○ 异亮氨酸
琥珀酰CoA
α—酮戊二酸
谷氨 酸 谷氨 酰胺 精氨 酸 组氨 酸 脯氨 酸
四、核酸与其他物质代谢的联系
氨基酸是体内合成核酸的重要原料:
氨基酸
（蛋、丝、组、甘、色）
分解代谢
主要通过神经-体液途径对代谢进行整体调节。 整体调节中，中枢神经系统起主导作用，它可
直接影响组织、器官代谢，如运动神经兴奋时， 肌细胞内ADP与无机磷酸浓度增加，促进糖氧 化分解。
饥饿的整体调节
1～3天不进食，肝糖原减少，血糖趋于降低， 胰岛素分泌减少和胰高血糖素分泌增加。
由此引起肌蛋白分解加快，糖异生作用增强， 脂肪动员和分解增加，酮体生成增多。肌蛋白分 解的氨基酸增多，其中大部分转变为丙氨酸和谷 氨酰胺，成为糖异生的主要原料。脂肪动员的脂 肪酸约有25%在肝生成酮体，脂肪酸和酮体成为 心肌、骨骼肌和肾皮质的重要燃料。
《生物化学基础》
电子课件
鄂东职业技术学院医药学系 湖北省黄 冈 卫 生学校
第29章 物质代谢的联系与调节
（一）概述
细胞代谢是一个完整统一的网络，且调节机制复杂， 这些调节机制都是在基因表达产物(蛋白质或RNA)的 作用下进行的。 代谢调节与生物进化： 9 代谢调节是生物长期进化过程中，为适应环境的变化 的而形成的一种适应能力。进化程度越高的生物，其 代谢调节机制越复杂、越完善。
• 代谢调节三个水平 ①酶水平：原始 ②细胞水平
第29章
基本要求：
细胞代谢调控
1. 物质代谢 2. 物质代谢的相互联系 3. 代谢调节 (重点)
一、物质代谢
1 基本原则：
将各类物质分别纳入各自的共同代谢途径，以少数 种类的反应转化种类繁多的分子。不同代谢途径可 以通过交叉点上关键的中间物而相互转化，其中三 个关键中间物是G-6-P、丙酮酸、乙酰CoA。
z 前馈抑制：当底物浓度过高时可避免该代谢途径的
过分拥挤和产物的大量合成， ¾ 如高浓度的乙酰CoA是乙酰CoA羧化酶的别构抑制 剂，可避免丙二酸单酰CoA大量合成。
2.2 酶活性的反馈调节
反馈：指反应链中某些中间代谢产物或终产物对该途径前面反 应中关键酶活性的影响，一般是反馈抑制，但也有反馈激活。 凡使反应速度加快的称正反馈（反馈激活）； 凡使反应速度减慢的称负反馈（反馈抑制）； 反馈抑制——主要表现在某代谢途径的末端产物过量时可反过 来直接抑制该途径中第一个酶的活性。主要表现在氨基酸、核 苷酸合成途径中。 特点：作用直接、效果快速、末端产物浓度降低时又可解除。
② 化学修饰的主要方式 磷酸化 - - - 去磷酸 乙酰化 - - - 脱乙酰 甲基化 - - - 去甲基 腺苷化 - - - 脱腺苷 SH 与 – S — S – 互变
ATP
ADP
Thr Ser -OH Tyr
蛋白激酶
细胞代谢是一个完整统一的网络，且调节机制复杂， 这些调节机制都是在基因表达产物(蛋白质或RNA)的 作用下进行的。 代谢调节与生物进化： 9 代谢调节是生物长期进化过程中，为适应环境的变化 的而形成的一种适应能力。进化程度越高的生物，其 代谢调节机制越复杂、越完善。
• 代谢调节三个水平 ①酶水平：原始 ②细胞水平
第29章
基本要求：
细胞代谢调控
1. 物质代谢 2. 物质代谢的相互联系 3. 代谢调节 (重点)
一、物质代谢
1 基本原则：
将各类物质分别纳入各自的共同代谢途径，以少数 种类的反应转化种类繁多的分子。不同代谢途径可 以通过交叉点上关键的中间物而相互转化，其中三 个关键中间物是G-6-P、丙酮酸、乙酰CoA。
z 前馈抑制：当底物浓度过高时可避免该代谢途径的
过分拥挤和产物的大量合成， ¾ 如高浓度的乙酰CoA是乙酰CoA羧化酶的别构抑制 剂，可避免丙二酸单酰CoA大量合成。
2.2 酶活性的反馈调节
反馈：指反应链中某些中间代谢产物或终产物对该途径前面反 应中关键酶活性的影响，一般是反馈抑制，但也有反馈激活。 凡使反应速度加快的称正反馈（反馈激活）； 凡使反应速度减慢的称负反馈（反馈抑制）； 反馈抑制——主要表现在某代谢途径的末端产物过量时可反过 来直接抑制该途径中第一个酶的活性。主要表现在氨基酸、核 苷酸合成途径中。 特点：作用直接、效果快速、末端产物浓度降低时又可解除。
② 化学修饰的主要方式 磷酸化 - - - 去磷酸 乙酰化 - - - 脱乙酰 甲基化 - - - 去甲基 腺苷化 - - - 脱腺苷 SH 与 – S — S – 互变
ATP
ADP
Thr Ser -OH Tyr
蛋白激酶
大学生物化学课件物质代谢的联系和调节
肝内脂酸β-氧化极为活跃 肝是酮体生成的主要器官。 （3）肝是合成脂蛋白的主要场所 合成VLDL， 脂肪肝 （肝、小肠和脂肪组织是TG合成的主要场所） （4）肝是胆固醇代谢的主要器官， 胆固醇的生成，转变为胆汁酸 (p164, 166) （5）肝是血浆磷脂的主要来源
（3）肝在蛋白质代谢中的作用
1. 合成多种血浆蛋白质
（四）共同代谢池
体外摄入的营养物或体内各组织细胞的代谢物， 只要是同一化学结构的物质，在进行中间代谢 时，不分彼此，参加到共同的代谢池中参与代 谢，机会均等。 葡萄糖、 氨基酸
（五）ATP是机体能量利用的共同形式 （六） NADPH是合成代谢所需还原当量
第二节 物质代谢的相互联系
一、在能量代谢上的相互联系
全部清蛋白、凝血酶原、纤维蛋白原、Apo A、B、C、 E，部分a1, a2, β球蛋白。
2. AA合成与分解的主要器官。
3. 生成尿素的器官。 肝昏迷氨中毒
（4）肝参与多种维生素和辅酶的代谢 (略)
1. 肝在脂溶性维生素吸收和血液运输中的作用 胆汁酸参与维生素A，D，E，K的吸收。 血液中的运输：视黄醇结合蛋白 维生素D结合蛋白
（二）糖代谢与AA代谢的联系
1. 糖
NEAA (12种)
2. AA 糖 （18种，糖异生，除Leu, Lys）
必需AA 生糖AA 生酮AA 生糖兼生酮AA
（三）脂类代谢与AA代谢的相互联系
1. AA CH3CO-ScoA
FA、胆固醇
2. AA 是合成PL的原料 丝AA、乙醇胺、甲硫AA、胆碱(p160) 肉碱（β-氧化，p156）
饥饿：脂肪动员，脂肪组织分解TG为甘油和FA，释放入血。
6 . 肾：
糖异生、糖酵解、酮体生成 肾髓质，无线粒体，只能酵解供能 肾皮质，主要利用FA、酮体供能
（3）肝在蛋白质代谢中的作用
1. 合成多种血浆蛋白质
（四）共同代谢池
体外摄入的营养物或体内各组织细胞的代谢物， 只要是同一化学结构的物质，在进行中间代谢 时，不分彼此，参加到共同的代谢池中参与代 谢，机会均等。 葡萄糖、 氨基酸
（五）ATP是机体能量利用的共同形式 （六） NADPH是合成代谢所需还原当量
第二节 物质代谢的相互联系
一、在能量代谢上的相互联系
全部清蛋白、凝血酶原、纤维蛋白原、Apo A、B、C、 E，部分a1, a2, β球蛋白。
2. AA合成与分解的主要器官。
3. 生成尿素的器官。 肝昏迷氨中毒
（4）肝参与多种维生素和辅酶的代谢 (略)
1. 肝在脂溶性维生素吸收和血液运输中的作用 胆汁酸参与维生素A，D，E，K的吸收。 血液中的运输：视黄醇结合蛋白 维生素D结合蛋白
（二）糖代谢与AA代谢的联系
1. 糖
NEAA (12种)
2. AA 糖 （18种，糖异生，除Leu, Lys）
必需AA 生糖AA 生酮AA 生糖兼生酮AA
（三）脂类代谢与AA代谢的相互联系
1. AA CH3CO-ScoA
FA、胆固醇
2. AA 是合成PL的原料 丝AA、乙醇胺、甲硫AA、胆碱(p160) 肉碱（β-氧化，p156）
饥饿：脂肪动员，脂肪组织分解TG为甘油和FA，释放入血。
6 . 肾：
糖异生、糖酵解、酮体生成 肾髓质，无线粒体，只能酵解供能 肾皮质，主要利用FA、酮体供能
第十二章物质代谢的联系与调节
第十二章
物质代谢的联系与调节
重点
掌握物质代谢的相互联系及特点。了解物质代谢 调节的意义及方式。熟悉重要物质代谢途径的亚 细胞定位；掌握变构酶的概念及其生理意义；了 解酶含量的调节——酶合成的诱导与阻遏。熟悉 激素与受体作用的特点，熟悉整体的物质代谢调 节。
第一节
物质代谢的相互联系
概论
一切生物的生命都靠代谢的正常运转来维持。机 体代谢途径异常复杂，一个细菌细胞的代谢反应 已在1000个以上，其他高级生物的代谢反应之复 杂可想而知了。生物体是一个组成极其复杂但又 非常精密；代谢反应繁多但又有条不紊；各种物 质代谢都有自己的独立过程但相互之间确联系密 切；互相可以转化但又相互制约。总之，机体是 一个完整统一的新陈代谢反应器。
中间代谢
废物排泄
• 各种物质代谢之间互有联系，相互依存。
㈡ 代谢调节
内外环境 不断变化 影响机体代谢
适应环境 的变化
机体有精细的调节 机制，调节代谢的 强度、方向和速度
㈢ 各组织、器官物质代谢各具特色
结构不同 不同的组 织、器官 酶系的种类、 含量不同 代谢途径不同、 功能各异
肝
组织、器官的代谢特点及联系
替，并互相制约。
● 一般情况下，供能以糖、脂为主，并尽量节约
蛋白质的消耗。
● 任一供能物质的代谢占优势，常能抑制和节约
其他物质的降解。
例如
脂肪分解增强 ATP 增多 ATP/ADP 比值增高
糖分解被抑制
6-磷酸果糖激酶-1被抑制 （糖分解代谢限速酶之一）
• 饥饿时
肝糖原分解 ，肌糖原分解
1~2天 肝糖异生，蛋白质分解
•细胞水平的调节主要为细胞内跨膜的集中和隔离的 分布。见P301。
物质代谢的联系与调节
重点
掌握物质代谢的相互联系及特点。了解物质代谢 调节的意义及方式。熟悉重要物质代谢途径的亚 细胞定位；掌握变构酶的概念及其生理意义；了 解酶含量的调节——酶合成的诱导与阻遏。熟悉 激素与受体作用的特点，熟悉整体的物质代谢调 节。
第一节
物质代谢的相互联系
概论
一切生物的生命都靠代谢的正常运转来维持。机 体代谢途径异常复杂，一个细菌细胞的代谢反应 已在1000个以上，其他高级生物的代谢反应之复 杂可想而知了。生物体是一个组成极其复杂但又 非常精密；代谢反应繁多但又有条不紊；各种物 质代谢都有自己的独立过程但相互之间确联系密 切；互相可以转化但又相互制约。总之，机体是 一个完整统一的新陈代谢反应器。
中间代谢
废物排泄
• 各种物质代谢之间互有联系，相互依存。
㈡ 代谢调节
内外环境 不断变化 影响机体代谢
适应环境 的变化
机体有精细的调节 机制，调节代谢的 强度、方向和速度
㈢ 各组织、器官物质代谢各具特色
结构不同 不同的组 织、器官 酶系的种类、 含量不同 代谢途径不同、 功能各异
肝
组织、器官的代谢特点及联系
替，并互相制约。
● 一般情况下，供能以糖、脂为主，并尽量节约
蛋白质的消耗。
● 任一供能物质的代谢占优势，常能抑制和节约
其他物质的降解。
例如
脂肪分解增强 ATP 增多 ATP/ADP 比值增高
糖分解被抑制
6-磷酸果糖激酶-1被抑制 （糖分解代谢限速酶之一）
• 饥饿时
肝糖原分解 ，肌糖原分解
1~2天 肝糖异生，蛋白质分解
•细胞水平的调节主要为细胞内跨膜的集中和隔离的 分布。见P301。
物质代谢的相互联系和代谢调节
（无活性） 磷酸化酶激酶（活性）
104
ATP ADP
5
106
Ⅲ 、举例：糖原磷酸化酶的共价修饰调节
去磷酸化
磷酸化
Ⅳ 、特点：
①快速调节(比别构调节慢）；
②酶促、共价修饰；
③被修饰的酶有两种形式，一种为活性形式， 另一种为非活性形式。
④对调节信号有放大效应，调节效率比别构 调节高；
酶级联系统 调控示意图
肾上腺素或 胰高血糖素
1、腺苷酸环化酶
（无活性）
腺苷酸环化酶（活性）
三、脂代谢与蛋白质代谢的相互联系
1、脂肪转化为蛋白质
甘油 脂肪
磷酸二羟丙酮
脂肪酸 乙酰CoA 氨基酸碳架 氨基酸 蛋白质
有限
2、蛋白质转化为脂肪
生酮AA α-酮酸
乙酰乙酸 乙酰辅酶A
蛋白质 生糖AA
丙酮酸
磷酸二羟丙酮
脂肪酸 脂肪
α-磷酸甘油
四、核酸代谢与其他物质代谢的相互关系
1、糖、脂肪、蛋白质为核酸的合成提供原料和能量
Ⅲ、别构调节的一种重要方式 ——前馈和反馈调节
前馈：意思是“输入对输出的影响”。 底物对代谢过程的调节作用。
反馈：意思是“输出对输入的影响”。 代谢产物对代谢过程的调节作用。
前馈和反正馈调控(+)：使代谢过程加快。 负调控(-)：使代谢过程减慢。
其调节机理是通过酶的变构效应来实现的。
+ 或—
前馈 S0 E0 S1 E1 S2
2.糖、脂肪、蛋白质的代谢是相互关联的
（殊途同归——TCA）
3.三者之间的相互转化
一、糖代谢与脂肪代谢的相互联系（转化）
1、糖转化为脂肪
⑴糖
有氧氧化乙酰CoA，NADPH 从头合成 脂肪酸
生物化学第09章物质代谢的联系与调节
在糖、脂、蛋白质、 水、盐及维生素代谢中均 具有独特而重要的作用。
例如： 肝在糖代谢中的作用
合成、储存糖原
分解糖原生成葡萄糖，释放入血
是糖异生的主要器官
——肝在维持血糖稳定中起重要作用。
29
二、心可利用多种能源物质， 以有氧氧化为主
酮体 乳酸 游离脂酸 葡萄糖 正常优先以脂酸为燃料产生ATP。能量可依次 以消耗自由脂酸、葡萄糖、酮体等能源物质提供。 30
VLDL，CM 脂酸，葡萄糖， 酮体 脂酸，葡萄糖， 乳酸，甘油
葡萄糖
骨骼 肌
肾 红细 胞
脂蛋白脂酶，呼吸链 丰富 甘油激酶，磷酸烯醇 式丙酮酸羧激酶
无线粒体
收缩 排泄尿 液 运输氧
有氧氧化，糖酵解 糖异生，糖酵解，酮体 生成 糖酵解
乳酸，CO2， H2O
葡萄糖 乳酸
28
目录
一、肝是人体最重要的物质代谢 中心和枢纽
三、脑主要利用葡萄糖供能且耗氧量大
• 耗能大，耗氧多。
• 不能储存糖原、有意义的脂肪、蛋白质 • 葡萄糖为主要能源，每天消耗约100g。 • 长期饥饿时，葡萄糖供应不足时，脑虽不能直接利 用脂酸，但可间接利用脂肪代谢中间物酮体供能。
31
四、肌肉主要氧化脂肪酸，强烈 运动产生大量乳酸
• 合成、储存肌糖原； • 通常以脂酸氧化为主要供能方式； 剧烈运动时，以糖酵解为主。 • 缺乏葡萄糖-6-磷酸酶，使肌糖原不 能直接分解成葡萄糖
• 体内物质代谢释放的能量均储存于ATP高能磷酸键 • 以ATP形式为生命活动直接供应能量
营养物 分解
释放 能量
ADP+Pi
直 接 供 能
10
目录
ATP
六、NADPH提供合成代谢所需的 还原当量，供氢体
例如： 肝在糖代谢中的作用
合成、储存糖原
分解糖原生成葡萄糖，释放入血
是糖异生的主要器官
——肝在维持血糖稳定中起重要作用。
29
二、心可利用多种能源物质， 以有氧氧化为主
酮体 乳酸 游离脂酸 葡萄糖 正常优先以脂酸为燃料产生ATP。能量可依次 以消耗自由脂酸、葡萄糖、酮体等能源物质提供。 30
VLDL，CM 脂酸，葡萄糖， 酮体 脂酸，葡萄糖， 乳酸，甘油
葡萄糖
骨骼 肌
肾 红细 胞
脂蛋白脂酶，呼吸链 丰富 甘油激酶，磷酸烯醇 式丙酮酸羧激酶
无线粒体
收缩 排泄尿 液 运输氧
有氧氧化，糖酵解 糖异生，糖酵解，酮体 生成 糖酵解
乳酸，CO2， H2O
葡萄糖 乳酸
28
目录
一、肝是人体最重要的物质代谢 中心和枢纽
三、脑主要利用葡萄糖供能且耗氧量大
• 耗能大，耗氧多。
• 不能储存糖原、有意义的脂肪、蛋白质 • 葡萄糖为主要能源，每天消耗约100g。 • 长期饥饿时，葡萄糖供应不足时，脑虽不能直接利 用脂酸，但可间接利用脂肪代谢中间物酮体供能。
31
四、肌肉主要氧化脂肪酸，强烈 运动产生大量乳酸
• 合成、储存肌糖原； • 通常以脂酸氧化为主要供能方式； 剧烈运动时，以糖酵解为主。 • 缺乏葡萄糖-6-磷酸酶，使肌糖原不 能直接分解成葡萄糖
• 体内物质代谢释放的能量均储存于ATP高能磷酸键 • 以ATP形式为生命活动直接供应能量
营养物 分解
释放 能量
ADP+Pi
直 接 供 能
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目录
ATP
六、NADPH提供合成代谢所需的 还原当量，供氢体
第12章物质代谢联系与调节
信
息
与靶细胞上特异受体结合
传
递
细胞内信号转换
表现效应
配体与受体结合 交换GTP/GDP（G蛋白活化） 结合并激活AC（腺苷酸环化酶）
生成cAMP（第二信使） 激活PKA
发挥生理作用
cAMP-蛋白激酶A的信息转导过程
细胞膜
Gs
AC
ATP cAMP
底物蛋白磷酸化
CR CR
Pi Pi Pi
C C
R 2cAMP R 2cAMP
2 高等生物: 三级水平代谢调节
（1）细胞水平代谢调节 （2）激素水平代谢调节 （3）整体水平代谢调节
（1） 细胞水平的代谢调节
① 酶分布区域化在代谢调节中的作用 酶结构调节
② 酶活性的调节 酶数量的调节
③ 基因表达的调节
① 区域化分布：物质代谢互不干扰
多酶体系 分布
糖酵解
胞液
磷酸戊糖途径 胞液பைடு நூலகம்
糖原合成 胞液
脂肪酸合成 胞液
糖异生
胞液
β-氧化
线粒体
三羧酸循环 线粒体
酮体生成
肝细胞线粒 体
多酶体系 分布
胆固醇合成 胞液和内质网
磷脂合成 内质网
尿素合成 线粒体和胞液
蛋白质合成 胞液和内质网
核酸合成 细胞核
多种水解酶 溶酶体
呼吸链
线粒体
细胞质:酵解;磷 戊糖途径;糖原合 成;脂肪酸合成;
细胞核:核酸合成
生糖氨基酸
丙氨酸
脱氨基
糖异生
丙酮酸
葡萄糖
2. 糖代谢的中间产物可氨基化生成某些 非必需氨基酸（转氨基作用）
丙氨酸
天冬氨酸
糖
丙酮酸
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丝氨酸
脱羧
胆胺
甲基化
胆碱
磷脂酰丝氨酸 脑磷脂 卵磷脂 物质代谢联系与调节
3. 脂肪的甘油部分可转变为非必需氨基酸
脂肪
甘油
某些非必需氨基酸
磷酸甘油醛
糖酵解途径
丙酮酸
其他α-酮酸
物质代谢联系与调节
（四）核酸与糖、脂、蛋白质代谢的相互联系
1. 氨基酸是体内合成核酸的重要原料
天冬氨酸 甘氨酸
谷氨酰胺
一碳单位
脂
糖
肪
脂酸
乙酰CoA
葡萄糖
物质代谢联系与调节
3. 脂肪的分解代谢受糖代谢的影响
• 饥饿、糖供应不足或糖代谢障碍时
脂肪大量动员 糖不足
乙酰CoA 酮体生成增加
草酰乙酸 相对不足
高酮血症
氧化受阻
物质代谢联系与调节
（二）糖与氨基酸代谢的相互联系
1. 大部分氨基酸脱氨基后，生成相应的α酮酸，可转变为糖。
物质代谢联系与调节
多酶体系在细胞内的分布
多酶体系 三羧酸循环 氧化磷酸化
糖酵解 磷酸戊糖途径
糖异生 糖原合成
分布 线粒体 线粒体 胞液 胞液 胞液 胞液
物质代谢联系与调节
多酶体系
脂酸 氧化 脂酸合成 胆固醇合成 磷脂合成 DNA、RNA合成
分布
线粒体 胞液
内质网、胞液 内质网 细胞核
ห้องสมุดไป่ตู้
物质代谢联系与调节
例如
脱氨基
丙氨酸
丙酮酸
糖异生 葡萄糖
物质代谢联系与调节
2. 糖代谢的中间产物可氨基化生成某些 非必需氨基酸
丙氨酸
天冬氨酸
糖
丙酮酸
草酰乙酸
乙酰CoA
α-酮戊二酸 谷氨酸
物质代谢联系与调节
柠檬酸
（三）脂类与氨基酸代谢的相互联系
1. 蛋白质可以转变为脂肪、胆固醇
氨基酸
乙酰CoA
脂肪 胆固醇
2. 氨基酸可作为合成磷脂的原料
物质代谢联系与调节
物质代谢联系与调节
生物体内的各种物质，既有各自特殊的代谢 途径，又通过一些共同的中间代谢物或代谢环节 广泛地形成网络，彼此影响、相互转化，其中糖 酵解（EMP）途径和三羧酸（TCA）循环便是沟 通各代谢之间联系的重要渠道，所以EMP途径和 TCA循环又被称为中心代谢途径（central metabolic pathway）或无定向代谢途径 （amphibolic pathway）。
第十一章 物质代谢的联系与调节
物质代谢联系与调节
• 物质代谢的基本目的
（1） 生成ATP ATP被称之为“通用能量货币”
（2）生成还原辅酶 动物机体代谢过程中所产生还原力，其代表
性物质是辅酶（NADPH+H+） （3） 产生各种生物合成所需的小分子前体或代 谢终产物
物质代谢联系与调节
第一节 物质代谢的相互联系
一、细胞水平的代谢调节
细胞水平的代谢调节主要是酶水平的调节 • 细胞内酶呈隔离分布。 • 代谢途径的速度、方向由其中的关键酶(key
enzyme)的活性决定。 • 代谢调节主要是通过对关键酶的调节而实现
的。
物质代谢联系与调节
（一）细胞内酶的隔离分布
• 代谢途径有关酶类常常组成多酶体系，分布于 细胞的某一区域 。
① 速度最慢，它的速度决定整个代谢途径的总速度， 故又称其为限速酶(limiting velocity enzymes)。
② 催化单向反应不可逆或非平衡反应，它的活性决定 整个代谢途径的方向。
③ 这类酶活性除受底物控制外，还受多种代谢物或效 应剂的调节。
物质代谢联系与调节
第二节 物质代谢的调节
物质代谢联系与调节
2.1 代谢调节的实质
恒态(stable state)是机体代谢的基本状态。恒态的破 坏意味着疾病或机体的死亡。机体通过代谢调节维持 恒态。
代谢的调节主要是对酶进行调节，包括酶的活性和 酶量。尤其是途径中的关键酶（限速酶、调节酶）， 使他们的活性不致过高或过低，不会缺乏也不会不适 时表达，以保持整个机体的代谢以恒态的方式进行。
代谢调节的实质，就是把体内的酶组织起来，在统 一的指挥下，互相协作，以便使整个代谢过程适应生 理活动的需要。
物质代谢联系与调节
2.2 代谢调节的方式： 三级水平代谢调节
细胞水平代谢调节
动物机体
激素水平代谢调节 整体水平代谢调节
组织、器官
组织、器官
组织、器官
细胞
细胞 细胞
细胞
细胞
细胞
物质代谢联系与调节
物质代谢联系与调节
糖、脂类和蛋白质代谢之间的相互影响突出地表现在能量供应上。 动物各种生理活动所需要的能量约70％以上是由糖供应的。当糖类 供应充足时，机体以糖作为能量的主要来源，而脂肪和蛋白质的分 解供能较少。糖的供应量超过机体的需要时，过量的糖则转变成脂 肪作为能量储备。糖类供应不足或饥饿时，一方面糖的异生作用加 强，即主要动用机体蛋白转变为糖，另一方面动员脂肪分解供能。 长期饥饿，体内脂肪分解大大加快，甚至会出现酮血症。
合成嘌呤
合成嘧啶
2. 磷酸核糖由磷酸戊糖途径提供
物质代谢联系与调节
3. 核苷酸在调节代谢中也起着重要作用
ATP是能量通用货币和转移磷酸基团的主要 分子，UTP参与单糖的转变和多糖的合成，CTP 参与磷脂的合成，而GTP参与蛋白质多肽链的生 物合成。
许多重要的辅酶辅基，如CoA、NAD、FAD 等都是腺嘌呤核苷酸的衍生物，参与酶的催化作 用。环核苷酸，如cAMP，cGMP作为胞内信号分 子（第二信使）参与细胞信号的传导。
在一般情况下，食物中蛋白质的主要营养作用是满足动物生长、 修补和更新组织的需要。合成蛋白质需要的能量，主要依靠糖，其 次是脂肪供给。蛋白质合成代谢增强时，糖和脂肪，并且首先是糖 的分解代谢必然增强，除了提供所需要的能量外，还可合成某些非 必需氨基酸作为蛋白质合成的原料。可见，食物中能源物质不足时， 会影响蛋白质的合成。
物质代谢联系与调节
（一）糖代谢与脂代谢的相互联系 1. 摄入的糖量超过能量消耗时
合成糖原储存（肝、肌肉）
葡
磷酸二羟丙酮
甘油
萄 糖
乙酰CoA
脂肪酸
脂肪
这就是摄取不含脂肪的高糖膳食可使人肥胖及血脂升高的原因
物质代谢联系与调节
2. 脂肪的甘油部分能在体内转变为糖
甘油激酶 甘油
磷酸-甘油
葡 萄
肝、肾、肠
多酶体系 蛋白质合成 多种水解酶 尿素合成 血红素合成
分布 内质网、胞液
溶酶体 线粒体、胞液 线粒体、胞液
• 酶的隔离分布的意义 ——保证了代谢途径的定向和有序，也使合成途径和分
解途径彼此独立、分开进行。
物质代谢联系与调节
• 代谢途径是一系列酶促反应组成的，其速度及 方向由其中的关键酶决定。
•关键酶催化的反应具有以下特点：